DE102008043228A1

DE102008043228A1 - Internal combustion setting device

Info

Publication number: DE102008043228A1
Application number: DE102008043228A
Authority: DE
Inventors: Norbert Heeb; Tilo Dittrich
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2008-10-28
Filing date: 2008-10-28
Publication date: 2010-04-29
Also published as: TW201031501A; EP2181809A1; US20100102103A1; CN101722503A; JP2010105152A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein brennkraftbetriebenes Setzgerät (10) zum Eintreiben von Befestigungselementen, mit einer Brennkammer (15) für einen über eine Dosiereinrichtung (21) dosierbaren Brennstoff, und mit einer in der Brennkammer (15) angeordneten Zündeinrichtung (26) für den Brennstoff. Die Zündeinrichtung weist dabei ein Widerstandselement auf, der zum Zünden eines Luft-Brennstoffgemischs in der Brennkammer über einen Zündstrom erwärmbar ist.The present invention relates to a combustion-powered setting tool (10) for driving in fastening elements, comprising a combustion chamber (15) for a fuel that can be metered by a metering device (21), and an ignition device (26) for the fuel arranged in the combustion chamber (15). In this case, the ignition device has a resistance element which can be heated via an ignition current for igniting an air-fuel mixture in the combustion chamber.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein brennkraftbetriebenes Setzgerät, der im Oberbegriff von Patentanspruch 1 genannten Art.The The present invention relates to a combustion-powered setting tool, mentioned in the preamble of claim 1. Art.

Derartige Setzgeräte weisen eine Brennkammer auf, in der eine Portion Flüssiggas oder ein anderer verdampfbarer Brennstoff mit einem Oxidationsmittel, wie z. B. Umgebungsluft, verbrennbar ist. Mittels der Verbrennungsenergie wird ein in einer Kolbenführung versetzbar geführter Setzkolben angetrieben, um ein Befestigungselement in einen Gegenstand einzutreiben.such Setting tools have a combustion chamber in which a portion LPG or other vaporizable fuel with an oxidizing agent, such as. B. ambient air, is combustible. through the combustion energy is a in a piston guide displaceable guided setting piston driven to a fastener to collect in an object.

Aus der US 6 123 241 ist ein brennkraftbetriebenes Setzgerät bekannt, das eine Steuerelektronik zur Steuerung der Zündung und der Brennstoff-Einspritzung aufweist. Das Setzgerät weist dabei eine z. B. als konventionelle Funken-Zündkerze ausgebildete Zündeinrichtung auf.From the US Pat. No. 6,123,241 is a combustion-powered setting tool is known which has control electronics for controlling the ignition and the fuel injection. The setting tool has a z. B. formed as a conventional spark plug igniter on.

Von Nachteil bei dieser Lösung ist, dass zum einen die Elektronik zur Erzeugung der Hochspannung teuer und aufwändig in der Herstellung ist und zum anderen eine starke elektromagnetische Strahlung (EMV) erzeugt wird, die die Steuerelektronik beeinflussen und zu Fehlern oder Fehlfunktionen im elektrischen System des Setzgerätes führen kann. Prozessoren, E-PROMS und/oder Speicher können dabei in undefinierte Zustände gesetzt werden. Bei den Speichern besteht ferner die Gefahr, dass sie überschrieben oder gelöscht werden könnten. Ausserdem ist eine häufige Ausfallursache bei derartigen brennkraftbetriebenen Setzgeräten ein Kurzschluss zwischen en Elektroden der Zündkerze. Der Kurzschluss kann dabei durch eine leitende Schmutzschicht, die u. a. durch Feuchtigkeit aus den Verbrennungsrückständen aufgebaut ist, erfolgen. Ferner kann sich Öl, welches dem Brenngas als Schmiermittel zugesetzt ist, an den Elektroden sammeln und eine Brücke bilden, die den Aufbau eines Zündfunkens verhindert.From Disadvantage of this solution is that on the one hand the electronics to generate the high voltage expensive and expensive in the Manufacturing is on the other hand a strong electromagnetic radiation (EMC) is generated, which affect the control electronics and to Errors or malfunctions in the electrical system of the setting device can lead. Processors, E-PROMS and / or memory can do this be set in undefined states. At the stores There is also a risk that they will be overwritten or could be deleted. Moreover, it is a common one Failure cause of such combustion-powered setting tools a short between en electrodes of the spark plug. Of the Short circuit can be caused by a conductive dirt layer, the u. a. by moisture from the combustion residues is constructed. Furthermore, oil, which is the Fuel gas is added as a lubricant, collect at the electrodes and form a bridge that builds a spark prevented.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein brennkraftbetriebenes Setzgerät der vorgenannten Art bereitzustellen, das die Nachteile vermeidet, das verschmutzungsunempfindlich ist, das zuverlässig zündet und das kostengünstig hergestellt werden kann.The Object of the present invention is a combustion-powered To provide setting device of the aforementioned type, which the Avoiding drawbacks that are insensitive to contamination, that is reliable ignites and that are produced inexpensively can.

Diese Aufgabe wird durch ein brennkraftbetriebenes Setzgerät nach Anspruch 1 gelöst. Demnach weist die Zündeinrichtung ein Widerstandselement auf. Das Widerstandselement ist z. B. als Widerstandsdraht oder Widerstandsbahn ausgebildet und wird nach einem Auslösen des Setzgerätes, z. B. über einen Triggerschalter, über eine Steuerelektronik bestromt, wodurch er sich erwärmt und das in der Brennkammer enthaltene Luft-Brenngasgemisch innert ca. 10–100 ms nach dem Auslösen entzündet. Die Temperatur des Widerstandselements erreicht dabei wenigstens ca. 500°C. Durch das Widerstandselement als zündungswirksames Element der Zündeinrichtung kann ausserdem eine preiswerte und technisch einfache Steuerungselektronik verwendet werden. Ferner entstehen bei der Zündung keine elektrischen Störungen (EMV), die zu Fehlern der Elektronik führen könnten. Eine Zündung ist vorteilhaft auch dann noch möglich, wenn sich Ölrückstände oder andere Verschmutzungen an der Zündeinrichtung gesammelt haben.These Task is by a combustion-powered setting tool solved according to claim 1. Accordingly, the ignition device a resistance element. The resistance element is z. B. as Resistance wire or resistor track is formed and is after a triggering of the setting device, z. B. over a trigger switch, powered by an electronic control unit, whereby it heats up and that contained in the combustion chamber Air-fuel gas mixture within about 10-100 ms after triggering inflamed. The temperature of the resistive element reaches at least about 500 ° C. By the resistance element as ignition-effective element of the ignition device can also be a cheap and technically simple control electronics be used. Furthermore, no ignition occurs during ignition Interference (EMC), which leads to errors in the electronics could. An ignition is also beneficial then still possible if there are oil residues or other contaminants collected on the ignition device to have.

Vorteilhaft ist das Widerstandselement als Wendeldraht ausgebildet, wodurch eine grosse Kontaktoberfläche zwischen dem heissen Glühdraht und dem zu zündenden Gasgemisch zur Verfügung steht. Der relativ lange Draht kann dabei in einem relativ kleinen Bauraum untergebracht werden.Advantageous the resistance element is designed as a helical wire, whereby a large contact surface between the hot glow wire and the gas mixture to be ignited stands. The relatively long wire can be in a relatively small Space to be accommodated.

Von Vorteil ist es ferner, wenn das Widerstandselement wenigstens ein Metall der Gruppe Cu, Ni, Wo, Cr, Mn, C, Si enthält. Vorteilhaft besteht der das Widerstandselement dabei aus einer Legierung eines oder mehrerer dieser Metalle.From It is also advantageous if the resistance element at least one Metal of the group Cu, Ni, Wo, Cr, Mn, C, Si. Advantageous the resistance element consists of an alloy of a or more of these metals.

Günstig ist es auch, wenn das Widerstandselement einen elektrischen Widerstand von 0,5 bis 10 Ohm/mm[exp2] aufweist.Cheap it is also when the resistance element has an electrical resistance from 0.5 to 10 ohms / mm [exp2].

Vorteilhaft liegt der durch eine Steuereinheit generierte Zündstrom für die Zündeinrichtung zwischen 0,1 und 50 Ampere.Advantageous is the ignition current generated by a control unit for the ignition device between 0.1 and 50 amps.

In den Zeichnungen ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.In The drawings illustrate the invention in one embodiment shown.

Es zeigen:It demonstrate:

1 ein erfindungsgemässes brennkraftbetriebenes Setzgerät im teilweisen Längsschnitt, 1 an inventive combustion-powered setting tool in partial longitudinal section,

2 ein Detail des brennkraftbetriebenen Setzgeräts gemäss der Markierung II aus 1. 2 a detail of the combustion-powered setting device according to the marking II out 1 ,

Das handgeführte, brennkraftbetriebene Setzgerät 10 gemäss 1 verfügt über ein allgemein mit 11 bezeichnetes ein- oder mehrteiliges Gehäuse, in dem ein mittels eines Luft-Brennstoffgemischs betreibbarer Antrieb 12 angeordnet ist. Über den Antrieb 12 kann ein Befestigungselement, wie ein Nagel, Bolzen, etc. in ein Werkstück eingetrieben werden. Die Befestigungselemente können z. B. in einem Magazin am Setzgerät 10 bevorratet sein.The hand-held, combustion-powered setting tool 10 according to 1 has a general with 11 designated one or more parts housing, in which an operable by means of an air-fuel mixture drive 12 is arranged. About the drive 12 For example, a fastener such as a nail, bolt, etc. can be driven into a workpiece. The fasteners may, for. B. in a magazine on the setting tool 10 be stored.

Zum Antrieb gehören u. a. eine Brennkammer 15 und ein Führungszylinder 13, in dem ein Setzkolben 14 axial versetzbar angeordnet ist. Die Brennkammer 15 wird in dem dargestellten Ausgangszustand umfänglich von einer Brennkammerhülse 28, und axial an einem ersten Ende vom Setzkolben 14 und einer ringförmigen Brennkammerwand 29 sowie an einem zweiten Ende von einer Brennkammerrückwand 30, die als Zylinderkopf ausgebildet ist, begrenzt.The drive includes a combustion chamber 15 and a guide cylinder 13 in which a setting piston 14 is arranged axially displaceable. The combustion chamber 15 is circumferentially from a combustion sleeve in the illustrated initial state 28 . and axially at a first end of the setting piston 14 and an annular combustion chamber wall 29 and at a second end of a combustion chamber rear wall 30 , which is designed as a cylinder head, limited.

Ein in der Brennkammer 15 angeordneter und über einen Motor 17 antreibbarer Ventilator 16 dient sowohl der Erzeugung eines turbulenten Strömungsregimes eines in der geschlossenen Brennkammer 15 befindlichen Luft-Brennstoffgemisches als auch dem Ausspülen der geöffneten Brennkammer 15 mit Frischluft nach erfolgtem Setzvorgang. Der Motor 17 ist dabei an der Brennkammerrückwand 30 gelagert, die als Verschluss für die axial verschiebbare Brennkammerhülse 28 fungiert.One in the combustion chamber 15 arranged and via a motor 17 drivable fan 16 serves both to create a turbulent flow regimen in the closed combustion chamber 15 located air-fuel mixture and the rinsing of the open combustion chamber 15 with fresh air after the setting process. The motor 17 is on the back wall of the combustion chamber 30 stored, as a closure for the axially displaceable combustion chamber sleeve 28 acts.

An einem Handgriff 18 des Setzgeräts 10 ist ein Triggerschalter 19 angeordnet, über den eine in der Brennkammer 15 angeordnete. Zündeinrichtung 26 vermittelt über eine Steuerelektronik 25 auslösbar ist, wenn das Setzgerät 10 an ein Werkstück angepresst und dabei ein Schaltmittel 24 im Mündungsbereich 27 des Setzgerätes 10 aktiviert wird. Die Zündeinrichtung 26 ist dazu über eine Leitung 41 mit der Steuerelektronik 25 elektrisch verbunden. Wie aus 2 ersichtlich ist, weist die Zündeinrichtung 26 ein als Wendeldraht ausgebildetes Widerstandselement 36 auf, das zwischen einer ersten Elektrode 31 und einer zweiten Elektrode 32 der Zündeinrichtung 26 angeordnet ist und der zum Zünden eines Luft-Brennstoffgemischs in der Brennkammer über einen von der Steuerelektronik 25 gelieferten Zündstrom erwärmbar ist. Das Widerstandselement 36 weist dabei einen elektrischen Widerstand von 0,5 bis 10 Ohm/mm[exp2] auf und beinhaltet ein Metall der Gruppe Cu, Ni, Wo, Cr, Mn, C, Si. Die Elektroden 31, 32 sind in einem Isolatorkörper 33 als Trägerelement eingebettet.On a handle 18 of the setting device 10 is a trigger switch 19 arranged over the one in the combustion chamber 15 arranged. ignition device 26 mediated by a control electronics 25 is triggerable when the setting tool 10 pressed against a workpiece while a switching means 24 in the mouth area 27 of the setting device 10 is activated. The ignition device 26 is to over a line 41 with the control electronics 25 electrically connected. How out 2 can be seen, the ignition device 26 a trained as a helical wire resistance element 36 on that between a first electrode 31 and a second electrode 32 the ignition device 26 is arranged and for igniting an air-fuel mixture in the combustion chamber via one of the control electronics 25 supplied Zündstrom is heated. The resistance element 36 has an electrical resistance of 0.5 to 10 ohms / mm [exp2] and contains a metal of the group Cu, Ni, Wo, Cr, Mn, C, Si. The electrodes 31 . 32 are in an insulator body 33 embedded as a carrier element.

Das Setzgerät 10 kann mit einem Brenngas oder mit einem verdampfbaren Flüssigbrennstoff betrieben werden, das/der in einem Brennstoffreservoir 20, wie z. B. einer Brennstoffdose, bereitgestellt wird. Das Brennstoffreservoir 20 ist dabei über eine Brennstoffleitung 22 mit einem Brennstoffeinlass 23 in der Brennkammer 15 verbunden. In die Brennstoffleitung 22 ist noch eine Dosiereinrichtung 21, wie z. B. ein Dosierventil, zwischengeschaltet, über die eine Steuerung der Brennstoffzufuhr zur Brennkammer 15 erfolgt.The setting tool 10 can be operated with a fuel gas or with a vaporizable liquid fuel, the / in a fuel reservoir 20 , such as B. a fuel can, is provided. The fuel reservoir 20 is via a fuel line 22 with a fuel inlet 23 in the combustion chamber 15 connected. In the fuel line 22 is still a metering device 21 , such as As a metering valve, interposed, via the control of the fuel supply to the combustion chamber 15 he follows.

Zur Versorgung der elektrischen Verbraucher, wie z. B. der Zündeinrichtung und des Motors 17 mit elektrischer Energie, ist weiterhin eine elektrische Energiequelle 40, wie z. B. ein Akkumulator, vorhanden.To supply the electrical consumers, such. B. the ignition device and the engine 17 with electrical energy, is still an electrical energy source 40 , such as As an accumulator, available.

Die Zündeinrichtung 26 und die Dosiereinrichtung 21 sind elektronisch über die insgesamt mit 25 bezeichnete Steuerelektronik gesteuert. Die Steuerelektronik 25 weist z. B. einen oder mehrere Mikroprozessoren zur Datenverarbeitung und Steuerung der verschiedenen elektrischen Gerätefunktionen auf und ist über eine elektrische Versorgungsleitung 44 mit der elektrischen Energiequelle 40 verbunden. Ein von der Steuerelektronik 25 generierter Zündstrom für die Zündeinrichtung 26 liegt vorzugsweise zwischen 0,1 und 50 Ampere.The ignition device 26 and the metering device 21 are electronic about the total with 25 controlled control electronics controlled. The control electronics 25 has z. B. one or more microprocessors for data processing and control of the various electrical device functions and is connected via an electrical supply line 44 with the electrical energy source 40 connected. One from the control electronics 25 generated ignition current for the ignition device 26 is preferably between 0.1 and 50 amps.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- US 6123241 [0003]

Claims

Internal combustion setting device ( 10 ) for driving fasteners, with a combustion chamber ( 15 ) for a via a metering device ( 21 ) meterable fuel, and with one in the combustion chamber ( 15 ) arranged ignition device ( 26 ) for the fuel, characterized in that the ignition device ( 26 ) a resistance element ( 36 ) for igniting the fuel.

Setting tool according to claim 1, characterized in that the resistance element ( 36 ) is designed as a helical wire.

Setting tool according to claim 1 or 2, characterized in that the resistance element ( 36 ) contains at least one metal of the group Cu, Ni, Wo, Cr, Mn, C, Si.

Setting tool according to one of claims 1 to 3, characterized in that the resistance element ( 36 ) has an electrical resistance of 0.5 to 10 ohms / mm [exp2].

Setting tool according to one of claims 1 to 4, characterized in that a by an electronic control unit ( 25 ) generated ignition current for the ignition device ( 26 ) is between 0.1 and 50 amperes.